專利名稱：電動機驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動無刷電動機的電動機驅(qū)動控制裝置，特別地，涉及一種無刷 電動機的控制所需的各相驅(qū)動電流的檢測技術。
背景技術：
通常，無刷電動機具有對應于3相的電樞繞組(armature winding)。電動機驅(qū) 動控制裝置通過使用電壓型逆變器等的功率變換電路，向電動機的各相供給任意的驅(qū)動電 流。在電動機驅(qū)動控制裝置中，通過利用電流控制器控制該驅(qū)動電流，從而可以控制形成任
意扭矩。另外，在電動機驅(qū)動控制裝置中，通過在電流控制器的前段添加速度控制器，可以 使電動機以任意速度旋轉(zhuǎn)，另外，通過添加位置控制器，可以使電動機在任意旋轉(zhuǎn)位置處停止。上述電流控制器、速度控制器、位置控制器中進行控制運算處理時，通常使用CPU。 特別地，電流控制器對于利用電動機驅(qū)動電流檢測電路變換為電壓的逆變器輸出的3相電 動機驅(qū)動電流的電壓值，利用AD變換器進行數(shù)值化，并向CPU等運算器輸入，進行電流控制 的控制運算。電動機驅(qū)動電流檢測電路采用下述結(jié)構(gòu)，即，在逆變器輸出和電動機的電樞繞組 之間插入電阻器，將驅(qū)動電流直接作為電阻器上的電壓降而進行檢測，或者將輸入變流器 的驅(qū)動電流通過電阻器作為電壓而進行檢測。在直接利用電阻器檢測電動機驅(qū)動電流的情況下，在將插入的電阻值設為R，將電 動機的驅(qū)動電流設為I，將AD變換器的輸入電壓設為V的情況下，可以根據(jù)V = IXR的關 系對電動機驅(qū)動電流進行檢測(參照專利文獻1)。此時的電阻值R是根據(jù)驅(qū)動電動機所需 的最大電流和可以向AD變換器輸入的電壓范圍而選擇的。另外，在經(jīng)由變流器間接檢測電動機驅(qū)動電流的情況下，在將變流器的繞組比設 為N，將插入變流器的二次側(cè)的電阻值設為R，將電動機驅(qū)動電流設為I，將AD變換器的輸入 電壓設為V的情況下，可以根據(jù)V = IXNXR的關系對電動機驅(qū)動電流進行檢測。專利文獻1 日本2000-139091號公報(圖14)

發(fā)明內(nèi)容
然而，電動機驅(qū)動控制裝置的控制對象即電動機并不僅為一種，而是將最大驅(qū)動 電流不同的各種電動機作為對象。但是，在現(xiàn)有的電動機驅(qū)動控制裝置中，如果控制對象即 電動機的最大驅(qū)動電流不同，則導致無法在可以利用AD變換器進行變換的整個范圍中對 電動機驅(qū)動電流進行數(shù)值化的情況，因此，難以分別對最大驅(qū)動電流不同的多個電動機以 統(tǒng)一的控制性能進行控制。S卩，在現(xiàn)有的電動機驅(qū)動控制裝置中，在選擇可以供給電動機所需的最大輸出電 流的逆變器電路的情況下，由于電動機的最大驅(qū)動電流值和逆變器電路的最大輸出電流值
3為大致相同的值，所以可以將電阻值選擇為使電動機的最大驅(qū)動電流值和AD變換器的最 大輸入電壓值大致一致。由此，可以在能夠利用AD變換器進行變換的整個范圍中對電動機 驅(qū)動電流進行數(shù)值化。但是，在現(xiàn)有的電動機驅(qū)動控制裝置中，對于電動機驅(qū)動電流檢測電路內(nèi)的相電 流檢測用電阻器的電阻值，是根據(jù)其共通地使用的逆變器電路的最大輸出電流值和AD變 換器的最大輸入電壓值而固定地選擇的，并不是與所連接的電動機對應地選擇逆變器電路。因此，在變更為最大驅(qū)動電流不同的電動機的情況下，特別地，在逆變器最大輸出 電流值與進行變更而連接的電動機的最大驅(qū)動電流值相比較大的情況下，導致只能在與可 以利用AD變換器進行變換的整個范圍相比較小的范圍內(nèi)，對電動機驅(qū)動電流進行數(shù)值化。 在此情況下，由于A/D變換結(jié)果的每個數(shù)據(jù)的電流值權重變大，所以無法進行精細的控制。例如，如果將電動機的最大驅(qū)動電流值設為士 10A，將電阻值設為1Ω，將AD變換 器的最大輸入電壓值設為士 10V，則可以利用AD變換器的整個變換范圍對電動機驅(qū)動電流 進行變換。在此時的AD變換器具有將整個變換范圍分割為200份的分辨率的情況下，A/D 變換后的1個數(shù)據(jù)具有0. IA的權重。但是，在AD變換器和電阻器的結(jié)構(gòu)與上述相同的電動機驅(qū)動控制裝置與最大驅(qū) 動電流值為士5A的電動機連接的情況下，只能使用AD變換器的一半變換范圍，A/D變換后 的1個數(shù)據(jù)只具有0. IA的權重。S卩，電動機驅(qū)動電流的A/D變換分辨率降低，電流控制精 度降低。在此情況下，如果將電阻值變更為2 Ω，則在以最大電流驅(qū)動電動機的情況下，至 AD變換器的輸入電壓為士 10V，可以有效地使用A/D變換器的整個變換范圍，AD變換后的1 個數(shù)據(jù)具有0. 05Α的權重，每個數(shù)據(jù)的電流換算精度提高，但無法采用這種結(jié)構(gòu)。另外，由于AD變換器將電動機的最大驅(qū)動電流范圍均勻地分割而進行數(shù)值化，所 以無論電流值較大時還是電流值較小時，AD變換后的1個數(shù)據(jù)的權重都不變化。因此，特 別在電動機驅(qū)動電流較小的情況下，AD變換后的1個數(shù)據(jù)所表示的電流值較大。即，在此 情況下，也導致電動機驅(qū)動電流的AD變換分辨率降低，電流控制精度降低的情況。另外，在電動機中安裝編碼器等以對位置及速度進行控制的情況下，在編碼器的 分辨率充分高的情況下，導致下述情況，即，該數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流的每個數(shù)據(jù)的精 度低，電流控制精度對電動機的位置控制及速度控制造成影響，位置控制及速度控制的精 度降低。本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種電動機驅(qū)動控制裝置， 即使所組合的無刷電動機改變，也不會使電流檢測精度降低，另外，即使在電動機驅(qū)動電流 較小的區(qū)域，也可以提高電流檢測精度，實現(xiàn)高精度控制。為了達到上述目的，本發(fā)明是一種電動機驅(qū)動控制裝置，其配置有電阻器，該電阻 器直接或間接地檢測向電動機供給的驅(qū)動電流并產(chǎn)生對應的電壓，該電動機驅(qū)動控制裝置 將與所述電阻器檢測出的電動機驅(qū)動電流對應的電壓利用AD變換器進行數(shù)值化，將所述 數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流反映在所述電動機的驅(qū)動控制中，該電動機驅(qū)動控制裝置的特 征在于，形成下述結(jié)構(gòu)，即，將所述電阻器構(gòu)成為使多個電阻器串聯(lián)連接而成的電阻器列， 對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)下述效果，S卩，得到一種電動機驅(qū)動控制裝置，即使所組合的無 刷電動機改變，也不會使電流檢測精度降低，另外，即使在電動機驅(qū)動電流較小的區(qū)域，也 可以提高電流檢測精度，實現(xiàn)高精度控制。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是說明電阻值和電流控制精度之間的關系的圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式2中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式3中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式4中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式5中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式6中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖8是表示電動機驅(qū)動電流的一個例子的圖。圖9是表示圖7所示的AD變換器13、15的輸出例的圖。圖10是表示圖7所示的AD變換器14、16的輸出例的圖。圖11是表示圖7所示的合成運算器39、40的輸出例的圖。圖12是表示本發(fā)明的實施方式7中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。標號的說明la、lb、lc、ld、le、lf、lg電動機驅(qū)動控制裝置2直流電源電路2a整流電路2b平滑電容器3逆變器電路4a、4b、4c、4d電動機驅(qū)動電流檢測電路5a、5b、5c、5d、5e、5f 控制部6電源(三相交流電源)7電動機(無刷電動機)9、IOU相電流檢測用電阻器9a、IOa U相電流檢測用電阻器9b、IOb V相電流檢測用電阻器11U2V相電流檢測用電阻器13、14U 相 AD 變換器15、16V 相 AD 變換器 17a、17b、17c、17d、17f 運算器18PWM信號生成部19U相電流選擇器20V相電流選擇器21電流控制器
23U相電流檢測用變流器
24V相電流檢測用變流器
26U相模擬開關
27V相模擬開關
28U相電流比較器
29,31電流閾值產(chǎn)生器
30V相電流比較器
33速度控制器
34位置差值運算器
35速度比較器
36速度閾值產(chǎn)生器
37編碼器
39U相合成運算器
40V相合成運算器
42U相可變電阻器
43V相可變電阻器
UM U相電動機動力線
VM V相電動機動力線
麗W相電動機動力線
具體實施例方式下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置的優(yōu)選實施方式。實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1所 示的電動機驅(qū)動控制裝置Ia具有直流電源電路2、逆變器電路3、電動機驅(qū)動電流檢測電路 4a、以及控制部5a。直流電源電路2具有整流電路2a和平滑電容器2b。整流電路2a通過 二極管電橋?qū)?相交流電源(以后，簡稱為“電源”)6的交流電力變換為直流電力。平滑電 容器2b將整流電路2a向輸出端間輸出的變換直流電壓進行平滑化，保持直流電壓的變化 量較小。逆變器電路3由電壓型PWM電路構(gòu)成，其將接收來自控制部5a的上臂(upper arm)控制信號up、vp、wp的3個上臂開關元件和接收來自控制部5a的下臂(lower arm) 控制信號im、vn、wn的3個下臂開關元件分別串聯(lián)連接，并將它們并聯(lián)配置在平滑電容器 2b的兩端之間。3個上臂元件和3個下臂元件之間的各個串聯(lián)連接端構(gòu)成三相輸出端，該 三相輸出端經(jīng)由U相電動機動力線UM、V相電動機動力線VM、W相電動機動力線麗與三相 無刷電動機(以后，簡稱為“電動機”)7中所對應的電樞繞組連接。電動機驅(qū)動電流檢測電路4a具有U相的電阻器列即串聯(lián)連接的U相電流檢測用 電阻器(以后，簡稱為“電阻器”)9、10 ；V相的電阻器列即串聯(lián)連接的V相電流檢測用電阻 器(以后，簡稱為“電阻器”)11、12 ；以及U相AD變換器(以后，簡稱為“AD變換器”)13、 14 ；V相AD變換器(以后，簡稱為“AD變換器”)15、16。
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串聯(lián)連接的電阻器9、10直接插入一端與逆變器電路3的U相輸出端連接的U相 電動機動力線UM的另一端和電動機7的所對應的電樞繞組之間。另外，串聯(lián)連接的電阻器 11、12直接插入一端與逆變器電路3的V相輸出端連接的V相電動機動力線VM的另一端和 電動機7的所對應的電樞繞組之間。此外，在本實施方式中，為了便于說明而將電阻器9、 10、11、12的各電阻值都相等地設為1Ω。對于AD變換器13，2個輸入端與電阻器9的兩端連接，輸出端與控制部5a內(nèi)的U 相電流選擇器19的一個輸入端連接。即，AD變換器13將電阻器9檢測出的U相電動機驅(qū) 動電流值進行數(shù)值化，并向U相電流選擇器19的一個輸入端輸出。對于AD變換器14，2個輸入端與電阻器9、10的串聯(lián)電路的兩端連接，輸出端與控 制部5a內(nèi)的U相電流選擇器19的另一個輸入端連接。即，AD變換器14將電阻器9、10的 串聯(lián)電路檢測出的U相電動機驅(qū)動電流值進行數(shù)值化，并向U相電流選擇器19的另一個輸 入端輸出。另外，對于AD變換器15，2個輸入端與電阻器12的兩端連接，輸出端與控制部5a 內(nèi)的V相電流選擇器20的一個輸入端連接。即，AD變換器15將電阻器11檢測出的V相 電動機驅(qū)動電流值進行數(shù)值化，并向V相電流選擇器20的一個輸入端輸出。對于AD變換器16，2個輸入端與電阻器11、12的串聯(lián)電路的兩端連接，輸出端與 控制部5a內(nèi)的V相電流選擇器20的另一個輸入端連接。即，AD變換器16將電阻器11、12 的串聯(lián)電路檢測出的V相電動機驅(qū)動電流值進行數(shù)值化，并向V相電流選擇器20的另一個 輸入端輸出。在圖1中，電動機動力線為3相，但電動機驅(qū)動電流檢測電路4a形成對2相進行 檢測的結(jié)構(gòu)，這是由于，可以將3相電流中的一相作為其他2相電流的合計值且流動方向不 同的電流值進行推測。當然，也可以分別檢測各相的電流?？刂撇?a具有運算器17a和PWM信號生成部18。運算器17a作為本實施方式1 所涉及的要素而具有上述的U相電流選擇器19及V相電流選擇器20、以及電流控制器21。U相電流選擇器19與電動機7的控制方式對應地，選擇AD變換器13、14其中一個 的輸出，將所對應的AD變換器進行數(shù)值化后的U相驅(qū)動電流iufb發(fā)送至電流控制器21。V 相電流選擇器20與電動機7的控制方式對應地，選擇AD變換器15、16其中一個的輸出，將 所對應的AD變換器進行數(shù)值化后的V相驅(qū)動電流ivfb發(fā)送至電流控制器21。電流控制器21具有CPU，基于對電動機7的旋轉(zhuǎn)和扭矩輸出進行指定的電流指令 i*>以及表示電動機7的驅(qū)動狀態(tài)的U相驅(qū)動電流iufb和V相驅(qū)動電流ivfb，利用CPU運 算生成與電動機 的三相對應的電壓指令ViA V/、Vw*，并向PWM信號生成部18發(fā)送。P麗信號生成部18根據(jù)電壓指令Vu*、Vv*, Vw*,生成控制信號up、un、vp、vn、wp、 wn，并向逆變器電路3輸出。由此，逆變器電路3根據(jù)來自控制部5a的控制信號(up、im、 vp、vn、wp, wn)，通過電壓型PWM方式將由平滑電容器2b在端子間保持的直流電壓變換為 交流電力，經(jīng)由U相電動機動力線UM、V相電動機動力線VM、W相電動機動力線麗，向電動 機7的各相供給任意的驅(qū)動電流。另外，本實施方式1所涉及的電動機驅(qū)動電流檢測電路4a，針對U相將電阻器9的 端子間電壓輸入AD變換器13，將電阻器9、10的串聯(lián)電路的兩端間電壓輸入AD變換器14。 針對V相也相同地，將電阻器11的端子間電壓輸入AD變換器15，將電阻器11、12的串聯(lián)電路的兩端間電壓輸入AD變換器16。另外，由于可以輸入AD變換器的最大電壓的上限已經(jīng)確定，并且將電動機的最大 驅(qū)動電流范圍進行均勻分割而數(shù)值化，所以與電動機的最大驅(qū)動電流的大小對應地，確定 選擇AD變換器13、14中的哪一個，選擇AD變換器15、16中的哪一個?，F(xiàn)在，在將電動機驅(qū)動電流檢測用電阻器9、10、11、12的各電阻值全部設為1Ω， 將AD變換器13、14、15、16的各輸入最大電壓設為士 10V，將分割數(shù)量設為200的情況下，如 果使逆變器電路3可以輸出的最大電流為士 10A，則AD變換器13、15可以進行AD變換的最 大電流為士 10A，通過AD變換器13、15進行數(shù)值化的每個數(shù)據(jù)的電流值為0. 1A。另一方面，AD變換器14、16可以進行AD變換的最大電流為士5A，檢測范圍變窄， 但由于通過AD變換器14、16進行數(shù)值化的每個數(shù)據(jù)的電流值為0. 05A，所以可以表示更詳 細的電流單位。圖2是說明電阻值和電流控制精度之間的關系的圖。圖2(1)示出每一相所需的 最大驅(qū)動電流為與逆變器電路3的最大輸出電流士 IOA相比較小的士 5A的電動機，從起動 至停止為止的電動機速度的情況。圖2(2)、(3)示出在此情況下的與電動機驅(qū)動電流對應 的電阻值和電流控制精度之間的關系。圖2(2)示出在檢測用電阻器的電阻值為1 Ω的情況下，由AD變換器13、15進行 數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流的波形。AD變換器13、15的輸入電壓為士5V，但每個數(shù)據(jù)的電 流值為0. 1Α，因此導致粗略的數(shù)值化，成為帶噪聲的波形。圖2 (3)示出在檢測用電阻器的電阻值為2 Ω的情況下，由AD變換器14、16進行 數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流的波形。由于AD變換器14、16的輸入電壓為士 10V，可以有效 地使用整個變換范圍士 10V，所以每個數(shù)據(jù)的電流值為0. 05Α，使每個數(shù)據(jù)的電流變換精度 提高。因此，在圖2(3)中成為平滑的波形，而沒有成為圖2(2)所示的帶噪聲的波形。根據(jù)圖2(2)、(3)的對比可知，在電動機7的每一相的所需最大驅(qū)動電流小于逆變 器電路3的最大輸出電流的情況下，如果使用由AD變換器14、16進行數(shù)值化的電動機驅(qū)動 電流，則電流控制精度提高。S卩，在電動機7的每一相的所需最大電流與逆變器電路3的最大輸出電流士 IOA 相同的情況下，使U相電流選擇器19、V相電流選擇器20選擇AD變換器13、15的變換結(jié) 果，作為電動機驅(qū)動電流iufb、ivfb輸入電流控制器21。另外，在電動機7的每一相的所需最大電流為與逆變器電路3的最大輸出電流 士 IOA相比較小的士5A的情況下，使U相電流選擇器19、V相電流選擇器20選擇AD變換 器14、16的變換結(jié)果，作為電動機驅(qū)動電流iufb、ivfb輸入電流控制器21。如上述所示，根據(jù)實施方式1，由于構(gòu)成為，使用2種電阻值對電動機驅(qū)動電流進 行檢測，針對每一個電阻值設置對應的AD變換器，根據(jù)電動機的每一相的所需最大電流與 逆變器電路3的最大輸出電流相比相同還是較小來選擇AD變換器，所以即使在電動機的每 一相的所需最大電流小于逆變器電路的最大輸出電流的情況下，也可以將由AD變換器數(shù) 值化后的每1個數(shù)據(jù)的權重選擇為對于電動機來說最適合的值，可以實現(xiàn)電動機的電流控 制的高精度化。實施方式2圖3是表示本發(fā)明的實施方式2中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外，
8在圖3中，對于與圖1(實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標 號。在這里，以本實施方式2所涉及的部分為中心進行說明。如圖3所示，對于本實施方式2所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置Ib，相對于圖1 (實 施方式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代電動機驅(qū)動電流檢測電路4a而設置有電動機驅(qū)動電流檢測電 路4b。在電動機驅(qū)動電流檢測電路4b中，電阻器9、10和AD變換器13、14之間的連接關 系、以及電阻器11、12和AD變換器15、16之間的連接關系，分別與實施方式1(圖1)相同， 但電阻器9、10的串聯(lián)電路連接在變流器23的二次側(cè)之間，電阻器11、12的串聯(lián)電路連接 在變流器24的二次側(cè)之間。另外，變流器23的一次側(cè)串聯(lián)連接在U相電動機動力線UM和 電動機7的所對應的電樞繞組之間，變流器24的一次側(cè)串聯(lián)連接在V相電動機動力線VM 和電動機7的所對應的電樞繞組之間。如上述所示，即使是間接地檢測電動機驅(qū)動電流的結(jié)構(gòu)，也可以與實施方式1相 同地，將各相的電阻器列中的任意兩點間電壓進行數(shù)值化，因此，可以得到與實施方式1相 同的作用·效果。實施方式3圖4是表示本發(fā)明的實施方式3中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外， 在圖4中，對于與圖1 (實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標 號。在這里，以本實施方式3所涉及的部分為中心進行說明。如圖4所示，在本實施方式3中的電動機驅(qū)動控制裝置Ic中，相對于圖1(實施方 式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代電動機驅(qū)動電流檢測電路4a而設置電動機驅(qū)動電流檢測電路4c，另 外，取代控制部5a而設置控制部5b。在控制部5b中，取代運算器17a而設置運算器17b。電動機驅(qū)動電流檢測電路4c具有與電動機驅(qū)動電流檢測電路4a相同地配置的電 阻器9、10、11、12、模擬開關26、27、以及AD變換器13、15。模擬開關26的一個輸入端與電阻器10的逆變器電路3側(cè)端連接，另一個輸入端 與電阻器9、10之間的連接端連接。模擬開關26的輸出端與AD變換器13的一個輸入端連 接，AD變換器13的另一個輸入端與電阻器9的電動機7側(cè)端連接。模擬開關26與電動機 7的控制方式對應地，選擇2個輸入端的其中一個與AD變換器13連接。模擬開關27的一個輸入端與電阻器12的逆變器電路3側(cè)端連接，另一個輸入端 與電阻器11、12之間的連接端連接。模擬開關27的輸出端與AD變換器15的一個輸入端 連接，AD變換器15的另一個輸入端與電阻器11的電動機7側(cè)端連接。模擬開關27與電 動機7的控制方式對應地，選擇2個輸入端的其中一個與AD變換器15連接。另外，控制部5b中的運算器17b構(gòu)成為，去掉圖1所示的U相電流選擇器19和V 相電流選擇器20，將AD變換器13、15的輸出直接向電流控制器21輸入。在以上的結(jié)構(gòu)中，在需要向AD變換器13施加電阻器9、10的串聯(lián)電路的兩端間電 壓的情況下，模擬開關26將電阻器10的逆變器電路3側(cè)端與AD變換器13連接。另一方 面，在需要向AD變換器13施加電阻器9的端子間電壓的情況下，模擬開關26將電阻器9、 10之間的連接端與AD變換器13連接。AD變換器13將對電阻器9、10的串聯(lián)電路兩端間 電壓或者電阻器9的端子間電壓進行數(shù)值化而得到的U相驅(qū)動電流iufb向電流控制器21 輸出。
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另外，在需要向AD變換器15施加電阻器11、12的串聯(lián)電路的兩端間電壓的情況 下，模擬開關27將電阻器12的逆變器電路3側(cè)端與AD變換器15連接。另一方面，在需要 向AD變換器15施加電阻器11的端子間電壓的情況下，模擬開關27將電阻器11、12之間 的連接端與AD變換器15連接。AD變換器15將對電阻器11、12的串聯(lián)電路兩端間電壓或 者電阻器11的端子間電壓進行數(shù)值化而得到的V相驅(qū)動電流ivfb向電流控制器21輸出。S卩，在本實施方式3中，也可以得到與實施方式1相同的作用·效果。而且，在本實 施方式3中，可以減少電路規(guī)模較大的AD變換器的數(shù)量，另外，實現(xiàn)運算器的簡化。此外， 在本實施方式3中，示出了針對本實施方式1的應用例，但對于實施方式2也同樣適用。實施方式4圖5是表示本發(fā)明的實施方式4中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外， 在圖5中，對于與圖1(實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標 號。在這里，以本實施方式4所涉及的部分為中心進行說明。如圖5所示，在本實施方式4中的電動機驅(qū)動控制裝置Id中，相對于圖1 (實施方 式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代控制部5a而設置有控制部5c。在控制部5c中，取代運算器17a而 設置有運算器17c。對于運算器17c，相對于運算器17a，在U相電流選擇器19側(cè)追加U相電流比較器 28和電流閾值產(chǎn)生器29，在V相電流選擇器20側(cè)追加V相電流比較器30和電流閾值產(chǎn)生 器31 ο電流閾值產(chǎn)生器29產(chǎn)生小于或等于AD變換器14可以進行數(shù)值化的最大電流值 的值作為閾值，并將其向U相電流比較器28的一個輸入端輸出。在U相電流比較器28的 另一個輸入端輸入AD變換器13的輸出。U相電流比較器28的輸出與U相電流選擇器19 的切換控制輸入端連接。電流閾值產(chǎn)生器31產(chǎn)生小于或等于AD變換器16可以進行數(shù)值化的最大電流值 的值作為閾值，并將其向V相電流比較器30的一個輸入端輸出。在V相電流比較器30的 另一個輸入端輸入AD變換器15的輸出。V相電流比較器30的輸出與V相電流選擇器20 的切換控制端連接。U相電流比較器28在AD變換器13的輸出大于來自電流閾值產(chǎn)生器29的閾值的 情況下，使U相電流選擇器19選擇AD變換器13的輸出，在AD變換器13的輸出小于來自 電流閾值產(chǎn)生器29的閾值的情況下，使U相電流選擇器19選擇AD變換器14的輸出。另外，V相電流比較器30在AD變換器15的輸出大于來自電流閾值產(chǎn)生器31的 閾值的情況下，使V相電流選擇器20選擇AD變換器15的輸出，在AD變換器15的輸出小 于來自電流閾值產(chǎn)生器31的閾值的情況下，使V相電流選擇器20選擇AD變換器16的輸 出οS卩，在電動機驅(qū)動電流較小的情況下，由于使用由AD變換器14、16進行數(shù)值化的 電動機驅(qū)動電流，所以可以由1個數(shù)據(jù)表示更詳細的電流單位。因此，根據(jù)本實施方式4，在停止及停止前后、或以勻速使電動機動作的情況下等， 電流控制性更加必要的情況下，可以使電動機的電流控制進一步高精度化。實施方式5圖6是表示本發(fā)明的實施方式5中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外，
10在圖6中，對于與圖1(實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標 號。在這里，以本實施方式5所涉及的部分為中心進行說明。如圖6所示，在本實施方式5中的電動機驅(qū)動控制裝置Ie中，相對于圖1(實施方 式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代控制部5a而設置有控制部5d。在控制部5d中，取代運算器17a而 設置有運算器17d。在運算器17d中，相對于運算器17a，追加速度控制器33、位置差值運算器34、速 度比較器35、以及速度閾值產(chǎn)生器36。另外，在電動機7上安裝有檢測旋轉(zhuǎn)位置的編碼器 37。位置差值運算器34根據(jù)編碼器37檢測出的電動機7的旋轉(zhuǎn)位置信息的差值，計 算電動機7的速度vfb，并將其向速度控制器33和速度比較器35輸出。速度比較器35基 于速度指令V*和來自位置差值運算器34的電動機速度vfb，進行控制運算，并將求出的電 流指令i*向電流控制器21輸出。速度比較器35比較來自位置差值運算器34的電動機速度vfb和速度閾值產(chǎn)生器 36產(chǎn)生的預先確定的閾值之間的大小關系，在電動機速度vfb小于或等于閾值的情況下， 使U相電流選擇器19選擇AD變換器14的輸出，使V相電流選擇器20選擇AD變換器16 的輸出。S卩，在電動機速度較低的情況下，由于使用由AD變換器14、16進行數(shù)值化的電動 機驅(qū)動電流，所以可以由1個數(shù)據(jù)表示更詳細的電流單位。因此，根據(jù)本實施方式5，在停止及停止前后的電動機驅(qū)動電流較小時的電流控制 性更加必要的情況下，可以使電動機的電流控制進一步高精度化。另外，在對電動機7的旋轉(zhuǎn)位置進行檢測的編碼器37的分辨率足夠高的情況下， 在現(xiàn)有技術中，電流控制性能的影響表現(xiàn)為速度及位置的變動，有時導致位置控制及速度 控制的精度劣化，但根據(jù)本實施方式5，由于使電動機的電流控制進一步高精度化，所以還 可以得到不會由電流控制使位置控制及速度控制的精度劣化的效果。實施方式6圖7是表示本發(fā)明的實施方式6中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外， 在圖7中，對于與圖1 (實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標 號。在這里，以本實施方式6所涉及的部分為中心進行說明。如圖7所示，在本實施方式6所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置If中，相對于圖1 (實 施方式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代控制部5a而設置有控制部5e。在控制部5e中，取代運算器17a 而設置有運算器17e。在運算器17e中，相對于運算器17a，取代U相電流選擇器19而設置合成運算器 39，取代V相電流選擇器20而設置合成運算器40。合成運算器39將AD變換器13、14的各輸出乘以系數(shù)并進行合計，并將其作為U 相電動機驅(qū)動電流iufb向電流控制器21輸出。合成運算器40將AD變換器15、16的各輸 出乘以系數(shù)并進行合計，并將其作為V相電動機驅(qū)動電流ivfb向電流控制器21輸出。下 面，具體地進行說明。合成運算器39、40首先使AD變換器13、15所變換的數(shù)值的1個數(shù)據(jù)所表示的電 流單位，與AD變換器14、16所變換的數(shù)值的1個數(shù)據(jù)所表示的電流單位一致。這可以通過向AD變換器13、15輸入的電阻器9、11的各端子間電壓，與向AD變換器14、16輸入的電阻 器9、10的串聯(lián)電路、電阻器11、12的串聯(lián)電路的各兩端子間電壓之間的比率而實現(xiàn)。
接下來，合成運算器39、40在將AD變換器13、15所變換的數(shù)值乘以與電阻比相應 的系數(shù)后得到的值中，將位于AD變換器14、16進行變換的范圍內(nèi)的數(shù)值部分置換為0。合 成運算器39、40在進行了上述操作后的AD變換器13、15所變換的數(shù)值中加上AD變換器 14、16所變換的數(shù)值，作為一個數(shù)值。 現(xiàn)在，將電阻器9設為RUl，將電阻器10設為RU2，將電阻器11設為RVl，將電阻器 12設為RV2。另外，將AD變換器13所變換的數(shù)值設為IU1，將AD變換器15所變換的數(shù)值 設為IV1，將AD變換器14所變換的數(shù)值設為IU2，將AD變換器16所變換的數(shù)值設為IV2。以AD變換器14、16所變換的數(shù)值的1個數(shù)據(jù)所表示的電流單位，對AD變換器13、 15所變換的數(shù)值進行表示的關系式，如下述所示。IUl' = IUlX (RU1+RU2)/RUlIVl' = IVlX (RV1+RV2)/RVl由此，AD變換器13、15所變換的數(shù)值的1個數(shù)據(jù)的電流單位，與AD變換器14、16 所變換的數(shù)值的1個數(shù)據(jù)的電流單位相同。下面，在將AD變換器14所變換的數(shù)值的最大值設為IU2maX、將AD變換器16所變 換的數(shù)值的最大值設為IV2maX的情況下，可以通過如下述所示的運算，將變換為1個數(shù)據(jù) 的電流單位后的AD變換器13、15所變換的數(shù)值中，位于AD變換器14、16進行變換的范圍 內(nèi)的數(shù)值置換為0。IUl" = IUl' -(IUl' mod IU2max)IVl “ = IVl' -(IVl' mod IV2max)其中，(A mod B)表示A + B的余數(shù)。在將AD變換器13、15所變換的數(shù)值到此為止進行變換后，如下述所示加上AD變 換器14、16的值，合成AD變換器的變換結(jié)果。IUl' “ = IU1〃 +IU2IV2' “ = JN 2" +IV2如上述所示，在利用合成運算器39、40合成為一個的數(shù)值內(nèi)，合成運算器39的輸 出成為U相電動機驅(qū)動電流iufb，合成運算器40的輸出成為V相電動機驅(qū)動電流ivfb。該 合成后的數(shù)值化電流值的1個數(shù)據(jù)的電流單位成為AD變換器13、15的分辨率。而且，利用 AD變換器進行變換的電壓值的變換范圍、即可以檢測出的最大電動機驅(qū)動電流，成為AD變 換器14、16可以變換的電流范圍。圖8 圖11是示意地表示以上說明的合成流程中的各部分的電流波形的圖。此 外，圖8是表示電動機驅(qū)動電流的一個例子的圖。圖9是表示圖7所示的AD變換器13、15 的輸出例的圖。圖10是表示圖7所示的AD變換器14、16的輸出例的圖。圖11是表示圖 7所示的合成運算器39、40的輸出例的圖。將如圖8所示的電動機驅(qū)動電流利用AD變換器13、15進行數(shù)值化后的結(jié)果為圖 9，利用AD變換器14、16進行數(shù)值化后的結(jié)果為圖10。將上述AD變換器13、14、15、16的數(shù) 值利用合成運算器39、40合成后的結(jié)果為圖11。根據(jù)本實施方式6，在電動機驅(qū)動電流的檢測范圍內(nèi)，直至電動機驅(qū)動的最大電流為止都可以進行檢測，同時可以提高電動機驅(qū)動電流的檢測分辨率，可以得到使電動機的 電流控制高精度化的效果。另外，由于無論電流或速度、位置的狀態(tài)如何，均可以實現(xiàn)電流控制的高精度化， 所以即使在如實施方式5所示附加于電動機上的編碼器的分辨率足夠高的情況下，也可以 得到不會由電流控制使位置及速度的控制精度劣化的效果。此外，可以將電動機驅(qū)動電流檢測電路4a置換為實施方式3所示的電動機驅(qū)動電 流檢測電路4c。即，在圖7中，也可以將電動機驅(qū)動電流檢測電路4a中的4個AD變換器形 成為U相用和V相用的各1個，設置U相用的模擬開關和V相用的模擬開關，U相用模擬開 關對來自電阻器9、10的2種電壓進行切換，并向1個U相用AD變換器施加，V相用模擬開 關對來自電阻器11、12的2種電壓進行切換，并向1個V相用AD變換器施加。與實施方式 3相同地，可以減少電路規(guī)模較大的AD變換器的數(shù)量。實施方式7圖12是表示本發(fā)明的實施方式7中的電動機驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。此外， 在圖12中，對于與圖1(實施方式1)所示的結(jié)構(gòu)要素相同或等同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的 標號。在這里，以本實施方式7所涉及的部分為中心進行說明。如圖12所示，在本實施方式7所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置Ig中，相對于圖1 (實 施方式1)所示的結(jié)構(gòu)，取代電動機驅(qū)動電流檢測電路4a而設置有電動機驅(qū)動電流檢測電 路4d。在電動機驅(qū)動電流檢測電路4d中，取代電動機驅(qū)動電流檢測電路4a中的電阻器9、 10而設置可變電阻器42，取代電阻器11、12而設置可變電阻器43。另外，AD變換器也設置 有相對于可變電阻器42的AD變換器13、以及相對于可變電阻器43的AD變換器15。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與電動機7所需的最大驅(qū)動電流的大小對應地，變更可變電阻器42、 43的值。由此，通過任意選擇電阻值，可以容易地變更根據(jù)AD變換器13、15的可輸入最大 電壓值而能夠檢測的最大電流。根據(jù)本實施方式7，由于形成將用于檢測電動機驅(qū)動電流的電流變換為電壓的電 阻值可變的結(jié)構(gòu)，所以可以減少AD變換器的數(shù)量。另外，即使相對于可以減少AD變換器數(shù) 量的實施方式3，也可以得到下述效果，S卩，不需要對來自電阻器列的多種電壓進行選擇的 模擬開關。如上述所示，根據(jù)本發(fā)明，由于可以對設置于電動機驅(qū)動控制裝置內(nèi)的電動機驅(qū) 動電流檢測電路上的電阻器列的任意兩點間的電壓進行測定，所以即使在將電動機驅(qū)動控 制裝置和電動機任意組合的情況下，特別地，在電動機驅(qū)動控制裝置內(nèi)的逆變器電路的最 大輸出電流值大于電動機的最大驅(qū)動電流值的情況下，也可以使用利用AD變換器能夠變 換的整個范圍對電動機驅(qū)動電流進行檢測，實現(xiàn)電流控制的高精度化。因此，在對電動機驅(qū)動所需的最大電流各自不同的電動機進行驅(qū)動的情況下，無 需準備與各個電動機對應的電動機驅(qū)動控制裝置，可以實現(xiàn)可通用的一個電動機驅(qū)動控制 裝置，其可以針對上述所有電動機將電動機驅(qū)動精度全部保持統(tǒng)一而進行驅(qū)動控制。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于對于將電動機驅(qū)動電流變換為電壓而進行檢測的電阻器 列的多個任意2點間電壓，可以分別利用AD變換器進行數(shù)值化，并對該數(shù)值化后的電動機 驅(qū)動電流進行合成運算，所以可以針對電動機驅(qū)動電流的數(shù)值化分辨率進行高分辨率化， 可以實現(xiàn)電動機驅(qū)動控制的高分辨率化。
因此，可以實現(xiàn)下述的電動機驅(qū)動控制裝置，其即使在停止時或勻速動作時的電 動機驅(qū)動電流較小的情況下，也不會產(chǎn)生電動機進給不均，可以充分應對需要停止位置精 度這樣的狀況。工業(yè)實用性如上述所示，本發(fā)明所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置用作下述電動機驅(qū)動控制裝置 而有效，即，其作為通用的電動機驅(qū)動控制裝置，針對電動機驅(qū)動所需的最大電流各自不同 的電動機，將這些電動機的電動機驅(qū)動精度全部保持統(tǒng)一而進行驅(qū)動控制。另外，本發(fā)明所涉及的電動機驅(qū)動控制裝置，用作為在電動機驅(qū)動電流較小的區(qū) 域也可以發(fā)揮所需的控制性能的電動機驅(qū)動控制裝置而有效。
1權利要求
一種電動機驅(qū)動控制裝置，其配置有電阻器，該電阻器直接或間接地檢測向電動機供給的驅(qū)動電流并產(chǎn)生對應的電壓，電動機驅(qū)動控制裝置將與所述電阻器檢測出的電動機驅(qū)動電流對應的電壓利用AD變換器進行數(shù)值化，將所述數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流反映在所述電動機的驅(qū)動控制中，該電動機驅(qū)動控制裝置的特征在于，形成下述結(jié)構(gòu)，即，將所述電阻器構(gòu)成為使多個電阻器串聯(lián)連接而成的電阻器列，對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，具有多個AD變換器，其將所述電阻器列的多個任意兩點間的電壓以一對一的關系進 行AD變換；以及與所述電動機的控制所需的AD變換范圍對應地，對所述多個AD變換器中的1個AD變 換器的AD變換結(jié)果進行選擇的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，具有模擬開關，其與所述電動機的控制所需的AD變換范圍對應地，選擇所述電阻器 列的多個任意兩點間的電壓中的一個；以及AD變換器，其對所述模擬開關輸出的電壓值進行AD變換。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，還具有下述結(jié)構(gòu)，即，從對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 的AD變換結(jié)果中，選擇與所述電動機的驅(qū)動電流對應的AD變換范圍內(nèi)的AD變換結(jié)果。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，還具有下述結(jié)構(gòu)，即，從對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 的AD變換結(jié)果中，選擇與所述電動機的驅(qū)動速度對應的AD變換范圍內(nèi)的AD變換結(jié)果。
6.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅(qū)動控制裝置，其特征在于，還具有下述結(jié)構(gòu)，即，將對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 的多個AD變換結(jié)果，乘以與它們的AD變換范圍對應的系數(shù)，將乘以所述系數(shù)后的所有AD 變換結(jié)果相加，作為1個電動機驅(qū)動電流。
7.一種電動機驅(qū)動控制裝置，其配置有電阻器，該電阻器直接或間接地檢測向電動機 供給的驅(qū)動電流并產(chǎn)生對應的電壓，電動機驅(qū)動控制裝置將與所述電阻器檢測出的電動機 驅(qū)動電流對應的電壓利用AD變換器進行數(shù)值化，將所述數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流反映 在所述電動機的驅(qū)動控制中，該電動機驅(qū)動控制裝置的特征在于，所述電阻器由可變電阻器構(gòu)成。全文摘要
本發(fā)明的目的在于得到一種電動機驅(qū)動控制裝置，其即使變更所組合的無刷電動機也不會使電流檢測精度降低，另外，即使在電動機驅(qū)動電流較小的區(qū)域也可以使電流檢測精度提高，實現(xiàn)高精度控制，在該電動機驅(qū)動控制裝置中，配置直接或間接地檢測向電動機供給的驅(qū)動電流并產(chǎn)生對應的電壓的電阻器，將與所述電阻器檢測出的電動機驅(qū)動電流對應的電壓利用AD變換器進行數(shù)值化，將所述數(shù)值化后的電動機驅(qū)動電流反映在所述電動機的驅(qū)動控制中，該電動機驅(qū)動控制裝置形成下述結(jié)構(gòu)，即，將所述電阻器構(gòu)成為使多個電阻器串聯(lián)連接而成的電阻器列，對所述電阻器列的任意兩點間的電壓進行AD變換。
文檔編號H02P6/18GK101983477SQ20088012845
公開日2011年3月2日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2008年3月31日
發(fā)明者佐野修也, 川尻清成, 田中利貴 申請人:三菱電機株式會社